package com.zs.letcode.top_interview_questions;

import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * 缺失数字
 * 给定一个包含 [0, n]中n个数的数组 nums ，找出 [0, n] 这个范围内没有出现在数组中的那个数。
 * <p>
 * <p>
 * <p>
 * 进阶：
 * <p>
 * 你能否实现线性时间复杂度、仅使用额外常数空间的算法解决此问题?
 * <p>
 * <p>
 * 示例 1：
 * <p>
 * 输入：nums = [3,0,1]
 * 输出：2
 * 解释：n = 3，因为有 3 个数字，所以所有的数字都在范围 [0,3] 内。2 是丢失的数字，因为它没有出现在 nums 中。
 * 示例 2：
 * <p>
 * 输入：nums = [0,1]
 * 输出：2
 * 解释：n = 2，因为有 2 个数字，所以所有的数字都在范围 [0,2] 内。2 是丢失的数字，因为它没有出现在 nums 中。
 * 示例 3：
 * <p>
 * 输入：nums = [9,6,4,2,3,5,7,0,1]
 * 输出：8
 * 解释：n = 9，因为有 9 个数字，所以所有的数字都在范围 [0,9] 内。8 是丢失的数字，因为它没有出现在 nums 中。
 * 示例 4：
 * <p>
 * 输入：nums = [0]
 * 输出：1
 * 解释：n = 1，因为有 1 个数字，所以所有的数字都在范围 [0,1] 内。1 是丢失的数字，因为它没有出现在 nums 中。
 * <p>
 * <p>
 * 提示：
 * <p>
 * n == nums.length
 * 1 <= n <= 104
 * 0 <= nums[i] <= n
 * nums 中的所有数字都 独一无二
 * 相关标签
 * 位运算
 * 数组
 * 数学
 * <p>
 * 作者：力扣 (LeetCode)
 * 链接：https://leetcode-cn.com/leetbook/read/top-interview-questions/x27sii/
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
 *
 * @author madison
 * @description
 * @date 2021/6/18 10:32
 */
public class Chapter73 {
    public static void main(String[] args) {

    }

    private static class Solution {
        /**
         * 方法一：排序
         */
        public int missingNumber(int[] nums) {
            Arrays.sort(nums);

            // 判断 n 是否出现在末位
            if (nums[nums.length - 1] != nums.length) {
                return nums.length;
            }
            // 判断 0 是否出现在首位
            else if (nums[0] != 0) {
                return 0;
            }

            // 此时缺失的数字一定在 (0, n) 中
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                int exception = nums[i - 1] + 1;
                if (nums[i] != exception) {
                    return exception;
                }
            }
            // 未缺失任何数字（保证函数有返回值）
            return -1;
        }


        /**
         * 方法二：哈希表
         */
        public int missingNumber1(int[] nums) {
            Set<Integer> numSet = new HashSet<>();
            for (int num : nums) numSet.add(num);

            int exceptedNumCount = nums.length + 1;
            for (int number = 0; number < exceptedNumCount; number++) {
                if (!numSet.contains(number)) {
                    return number;
                }
            }
            return -1;
        }

        /**
         * 方法三：位运算
         */
        public int missingNumber2(int[] nums) {
            int missing = nums.length;
            for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
                missing ^= i ^ nums[i];
            }
            return missing;
        }

        /**
         * 方法四：数学
         */
        public int missingNumber3(int[] nums) {
            int expectedSum = nums.length * (nums.length + 1) / 2;
            int actualSum = 0;
            for (int num : nums) actualSum += num;
            return expectedSum - actualSum;
        }
    }
}
